Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Konizität von Schmalseitenwänden von Stranggiesskokillen

Abstract

 Die Konizität zweier zwischen zwei Breitseitenwänden angeordneten Schmalseitenwände (4,5) wird beim Gießen der sich ändernden Strangschrumpfung angepaßt.
Zur Verbesserung der Strangqualität sowie Herabsetzung der Durchbruchgefahr wird die Unterseite jeder Schmalseitenwand mit einer den Kontakt der Schmalseitenwand mit dem Kantenbereich der Strangschale (6) bewirkenden Kraft angestellt und diese der Ausbauchung entgegenwirkende Kraft durch Verstellen der Unterseite der Schmalseitenwand entsprechend der sich beim Gießen ändernden Strangschrumpfung konstant gehalten.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Konizität von Schmalseitenwänden von Stranggießkokillen, wobei die Konizität zweier zwischen zwei Breitseitenwänden angeordneten Schmalseitenwände beim Gießen der sich ändernden Strangschrumpfung angepaßt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Beim Stranggießen von Stahl wird innerhalb der Kokille auf allen Seiten des Stranges eine möglichst gleichmäßige Wärmeabfuhr angestrebt, damit der Strang beim Verlassen der Kokille allseitig eine gleichmäßige Schalendicke aufweist.

[0003] Beim Stranggießen von Brammenformaten schwindet der Strang, abhängig vom Format, Gießgeschwindigkeit und Material an den Schmal- und Breitseiten, unterschiedlich. Es ist daher üblich, die Schmalseiten des Formhohlraumes in Richtung des Kokillenausganges konvergierend einzustellen und die Breitseiten des Formhohlraumes parallel oder mit einem gegenüber den Schmalseiten unterschiedlichen Gießkonus auszuführen.

[0004] Zum Stand der Technik gehört ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anpassen der Konizität der Schmalseitenwände der Kokille an die sich mit der Gießgeschwindigkeit während des Gießens ändernde Strangschrumpfung. Mit einem Konizitätsmesser wird fortwährend die Lage der Schmalseite an den Prozeßrechner übermittelt, der die jeweiligen Gießbedingungen mit den gespeicherten Werten, die die Schrumpfung des Stranges definieren, vergleicht und bei Bedarf die Konizität der Schmalseite den Erfordernissen automatisch anpaßt und somit den Spalt am Kokillenaustritt konstant hält.

[0005] Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß, bedingt durch ungleichmäßige, sich ständig ändernde Anlage- und Abkühlbedingungen, zwischen Kokillenwand und Strangschale die tatsächliche Schrumpfung nicht genau bestimmbar ist, wodurch die Einstellung eines konstanten Schrumpfspaltes zwischen Strangschale und Schmalseitenwand der Kokille verhindert wird. Die Folgen hiervon sind ungleichmäßiges Schalenwachstum mit Durchbruchgefahr und Rißbildung.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die eine optimale und gleichmäßige Kühlung innerhalb der Kokille, insbesondere an den Schmalseitenwänden bei sich ändernden Gießparametern, speziell der Gießgeschwindigkeit, der Gießtemperatur und der Strangbreite, ergeben. Dadurch soll bei großen Gießgeschwindigkeiten und Gießgeschwindigkeitsänderungen die Strangqualität verbessert und die Durchbruchgefahr vermindert werden.

[0007] Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Unterseite jeder Schmalseitenwand nach dem Austreten des Anfahrkopfes aus der Kokille mit einer den Kontakt der Schmalseitenwand mit dem Kantenbereich der Strangschale bewirkenden Kraft angestellt und diese der Ausbauchung der Strangschale entgegenwirkende Kraft durch Verstellen der Unterseite der Schmalseitenwand entsprechend der sich beim Gießen ändernden Strangschrumpfung konstant gehalten wird.

[0008] Mit dem neuen Verfahren wird im Gegensatz zum bekannten Verfahren unabhängig von den jeweiligen Gießbedingungen das Entstehen eines Schrumpfspaltes und das Ausbauchen der Strangkruste verhindert. Der Wegfall des Schrumpfspaltes führt zu einer besseren Abkühlung, so daß die Gießgeschwindigkeit erhöht, die Strangqualität verbessert und der Entstehung von Rissen und Durchbrüchen entgegengewirkt wird. Um ein unkontrolliertes Zusammenfahren der Unterseiten beim Füllen der Kokille zu vermeiden, wird mit der Anstellung der Unterseiten der Schmalseitenwändegegen die Strangschale erst nach dem Austreten des Anfahrkopfes aus der Kokille begonnen.

[0009] Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Kraft zwischen der unteren Schmalseitenwand und der zugehörigen Verstellvorrichtung gemessen, mit einem Sollwert verglichen und bei einer Abweichung eine Stellgröße für die Verstellvorrichtung gebildet.

[0010] Der Sollwert der zwischen der Unterseite der Schmalseitenwand und der zugehörigen Verstellvorrichtung wirksamen Kraft wird vorteilhaft aus dem ferrostatischen Druck auf den auf die Verstellvorrichtung entfallenden Flächenanteil der Schmalseitenwand, einer eventuellen Reibung der Schmalseitenwand zwischen den Breitseitenwänden und einem zusätzlichen Sicherheitsfaktor bestimmt.

[0011] Das Verfahren kann dahingehend ausgestaltet werden, daß eine der Kokille unmittelbar nachgeordnete Stützführung für die Gießstrangschmalseiten in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der Schmalseitenwände der Kokille verstellt wird. Dadurch wird ein Versatz zwischen Kokille und Stützführung und damit schädliche Deformierungen-der Strangschale unterhalb der Kokille vermieden.

[0012] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer zwischen der Unterseite der Schmalseitenwand und der zugehörigen Verstellvorrichtung angeordneten Druckmeßzelle, einem Sollwertgeber und einem Rechner.

[0013] Als Verstellvorrichtung für eine Unterseite der Schmalseitenwand kann ein mit Motor versehener Spindeltrieb vorhanden sein. Alternativ können als Verstellvorrichtungen Druckmittelzylinder vorgesehen sein.

[0014] Zur Registrierung der Schmalseitenstellung sind Wegmesser vorgesehen, deren Meßsignale zur Schrägstellungsbegrenzung dem Rechner zugeführt werden.

[0015] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Kokille mit geregelter Schmalseitenwandverstellung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kokille zwischen den oberen und den unteren Verstellvorrichtungen.

[0016] Bei der dargestellten Stranggießkokille wird ein die Stahlschmelze 1 aufnehmender Hohlraum durch zwei Breitseitenwände 2, 3 und zwei zwischen diesen verstellbar angeordneten Schmalseitenwände 4, 5 gebildet. Die Schmelze 1 erstarrt an den gekühlten Kokillenwänden 2, 3, 4, 5 zur Strangschale 6. An jeder Schmalseitenwand 4 bzw. 5 ist zur Einstellung des Gießformates im oberen Bereich eine Spindel 7 angelenkt, die von einem Motor 8 über ein Getriebe 9 in axialer Richtung bewegt wird. Die Spindel 7 und das Getriebe 9 sind an einem Träger 10 gelagert.

[0017] Zur Formateinstellung und zur Einstellung der Konizität sind die Schmalseitenwände 4, 5 im unteren Bereich mit einer Verstellvorrichtung versehen, die aus einer von einem Motor 11 über ein Getriebe 12 angetriebenen Spindel 13 be-. steht, die gleichfalls an dem Träger 10 gelagert sind. Zwischen einem an der Spindel 13 angebrachten Gelenk 14 und der Unterseite der Schmalseitenwand 4 bzw. 5 ist eine Druckmeßzelle 15 angeordnet.

[0018] Die Konizität der Schmalseitenwände 4 und 5 der Kokille wird zur Anpassung an eine geänderte Strangschrumpfung wie folgt verstellt:

Sobald ein Anfahrkopf 16 die Kokille verlassen hat, werden die Schmalseitenwände 4, 5 durch die Spindeltriebe 11, 12, 13 gegen die Strangschale 6 geschwenkt. Dabei werden fortlaufend die von Druckmeßzellen 15 ermittelten Meßdaten einem Rechner 17 zum Sollwert-Istwertvergleich zugeführt. Sobald der gemessene Druck mit dem eingespeicherten Sollwert U übereinstimmt, wird im Rechner 17 ein Steuersignal zur Stillsetzung der Motoren 11 gebildet.

[0019] Beim weiteren Gießen führt eine Änderung der Strangschrumpfung jeweils zu einem Anstieg bzw. Abfall des von den Druckmeßzellen 15 gemessenen Drucks. Hierbei werden in gleicher Weise aus den Abweichungen vom Sollwert U Steuersignale für die Motoren 11 zur Verstellung der Spindeln 13 im Sinne einer Vergrößerung oder Verringerung des Druckes der Schmalseitenwände 4, 5 auf die Strangschale 6 gebildet. Dabei ist der Sollwert U des Druckes derart bemessen, daß es an den Schmalseitenwänden 4, 5 weder zu einer Schrumpfspaltbildung noch zur Ausbauchung der Strangschale 6 kommen kann (Fig. 2).

[0020] An den Getrieben 9, 12 sind Impulsgeber 18 zur Messung des Verstellweges von Ober- und Unterseite der Schmalseitenwände 4, 5 angebracht. Die Meßsignale werden zur Schrägstellungsbegrenzung dem Rechner 17 als zusätzliche Information eingegeben.

Ansprüche

1. Verfahren zum Einstellen der Konizität von Schmalseitenwänden-von Stranggießkokillen, wobei die Konizität zweier zwischen zwei Breitseitenwänden angeordneten Schmalseitenwände beim Gießen der sich ändernden Strangschrumpfung angepaßt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite jeder Schmalseitenwand nach dem Austreten des Anfahrkopfes aus der Kokille mit einer den Kontakt der Schmalseitenwand mit dem Kantenbereich der Strangschale bewirkenden Kraft angestellt und diese der Ausbauchung der Strangschale entgegenwirkende Kraft durch Verstellen der Unterseite der Schmalseitenwand entsprechend der sich beim Gießen ändernden Strangschrumpfung konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft zwischen der unteren Schmalseitenwand und der zugehörigen Verstellvorrichtung gemessen, mit einem Sollwert U verglichen und bei einer Abweichung eine Stellgröße für die Verstellvorrichtung gebildet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert U, der zwischen der Unterseite der Schmalseitenwand und der zugehörigen Verstellvorrichtung wirhamen Kraft aus dem ferrostatischen Druck auf den auf die Verstellvorrichtung entfallenden Flächenanteil der Schmalseitenwand, einer eventuellen Reibung der Schmalseitenwand zwischen den Breitseitenwänden und einem zusätzlichen Sicherheitsfaktor bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kokille unmittelbar nachgeordnete Stützführung für die Gießstrangschmalseiten in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der Schmalseitenwände der Kokille verstellt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus einer zwischen der Unterseite der Schmalseitenwand (4, 5) und der zugehörigen Verstellvorrichtung angeordneten Druckmeßzelle (15), einem Sollwertgeber und einem Rechner (17).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstellvorrichtung für die Schmalseitenwände (4, 5) mit Motor (11) versehene Spindeltriebe (12, 13) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstellvorrichtung für die Schmalseitenwände Druckmittelzylinder vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Registrierung der Schmalseiteneinstellung Wegmesser (18) vorgesehen sind, deren Meßsignale dem Rechner (17) zugeführt werden.

Zeichnung